Бетоны

Бетоны обычно характеризуются средней плотностью и прочностью, действительно качественные бетонные смеси можно заказать на сайте компании СДСК.  В зависимости от плотности бетоны условно делят на тяжелые с r_ср=2 000-2 500 кг/м³, облегченные с r_ср = 1 500-2 000 кг/м³ и легкие с r_ср < 1 500 кг/м³. Облегченные и тяжелые бетоны являются конструкционными. Достигается та или иная средняя плотность в бетонах за счет использования в них различных видов крупных заполнителей.
Марка бетона по прочности определяется испытанием стандартных образцов-кубов размером 15x15x15 см на сжатие. Можно использовать для этого образцы-кубы с ребром 7, 10, 20 и 30 см, но тогда полученные результаты нуждаются в пересчете в соответствии с требованиями ГОСТ 10180. Марка бетона равна прочности на сжатие в МПа, умноженной на 10.
Стандартными условиями твердения бетонов считаются температура 20±5°С и влажность воздуха выше 90 %. На практике бывают отклонения от этих условий. Поэтому необходимо отбирать образцы не только для стандартных условий твердения (это является обязательным), но и оставлять часть образцов твердеть в естественных условиях. Это дает возможность установить не только действительную прочность бетона в сооружении, но и получить данные о разнице между фактической прочностью и марочной, что бывает необходимо при принятии решений о распалубке, нагружении конструкций и т. п. Допустимые отклонения при определении прочности от +15 % до -10 %. СниП II-21-75 регламентирует по прочности следующие марки конструкционных бетонов: 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700 и 800.


Прочность бетонов

Прочность бетонов зависит от многих факторов, но в первую очередь от марки (активности) цемента R_ц, количества цемента и воды в нем, а также от условий твердения.
Если качество заполнителей для бетона отвечает требованиям, изложенным в ГОСТ 10268, то прочность тяжелого бетона в зависимости от марки (активности) цемента и В/Ц может быть выражена формулой Боломея-Скрамтаева:

R_б = AR_ц(Ц/В – 0,5),

где R_б – прочность бетона в 28-суточном возрасте, МПа; А – коэффициент, учитывающий качество главным образом заполнителей, составляющий ~ 0,6; R_ц – марка цемента или его активность; Ц/В – цементно-водное отношение (величина, обратная В/Ц).
Из формулы видно, что на разных марках цемента можно получить бетоны одинаковых марок, меняя В/Ц. Практически же из условий экономичности и максимальной плотности бетонов рекомендуется использовать соотношения между R_б и R_ц, приведенные в табл. 1.133.
Марки цемента выбирают также из табл. 1.133.

Прочность плотных керамзитобенов R_б (в МПа) определяется по формуле В.Г. Довжика (упрощенный вариант):

R_б = AR_к [1 + lg (R_p/R_к)],

где А – эмпирический коэффициент, принимаемый от 2 до 3 в зависимости от прочности керамзита (меньшее значение для менее прочного заполнителя); R_к – прочность керамзитового гравия, МПа; R_p – прочность на сжатие растворной части бетона, МПа.
Эту формулу можно использовать для ориентировочного определения прочности легких бетонов других видов – на вспученном перлите, туфе, аглопорите и др. Прочность растворной части R_р (в МПа) в формуле прочности легких бетонов целесообразно рассчитывать по формуле Ю. М. Баженова:

R_p=0,6 R_ц (Ц/В-0,8),

в которой значения R_ц и Ц/В аналогичны подобным значениям в формуле для тяжелого бетона.
Конструкционные легкие бетоны требуют более высоких расходов цемента, чем обычные тяжелые бетоны. Для ориентировочной прикидки можно считать, что через 3 сут. бетон на портландцементе наберет прочность около 30 %, через 7 сут. – около 60 % и через 14 сут. – около 80 % по отношению к 28-дневной прочности. Однако твердение бетона продолжается и после 28 сут.: так, к 90 сут. твердения он может набрать дополнительно 30-35 % прочности.
Б. Г. Скрамтаев предложил для определения прочности бетона в возрасте, отличном от 28-суточного возраста, пользоваться зависимостью:

Rn=R28(lgn/lg28),

где n – число дней твердения может быть любым, но не менее 3 (чем больше время твердения, тем точнее результат). Формула применима только для бетонов на портландцементе, твердеющих в нормальных условиях.
При условиях твердения, отличных от нормальных, особенно по температуре, следует иметь в виду, что понижение температуры приводит к замедлению твердения, а повышение – к ускорению. Так, при температуре 10°С через 7 дней бетон наберет прочность 40-50 %, а при температуре 5°С – только 30-35 %. При отрицательных температурах бетоны без специальных добавок вообще не набирают прочность. В случае твердения при температуре 30-35°С уже через 3 сут. бетон наберет около 45 % прочности; однако нужно помнить, что твердение бетонов должно всегда идти при высокой влажности воздуха. Для сохранения высокой влажности необходимо примерно через 5-6 ч. после укладки бетона (практическое время конца схватывания при нормальной температуре) укрывать его водонепроницаемым материалом – толем, пергамином, рубероидом, полимерными пленками и т. п.

Подвижность и жесткость бетонной смеси

На подвижность и жесткость бетонной смеси влияет много факторов. Подвижность бетонной смеси определяют осадкой стандартного конуса (рис. 1.17) из бетона под действием его собственного веса (ГОСТ 10181.0 и ГОСТ 10181.1). Такой конус формуют в форме из листовой стали толщиной 1 мм следующим образом: заполняют конус послойно тремя слоями со штыкованием каждого слоя 25 раз, излишки бетона срезают кельмой. После заполнения конуса стальную форму снимают, осторожно поднимая ее за ручки вертикально вверх.
Подвижная бетонная смесь, освобожденная от формы, дает осадку или даже растекается. Измеренная осадка (рис. 1.17) и является мерой подвижности бетонной смеси.

Если осадка стандартного конуса получается равной или меньше 1 см, то смесь считается жесткой. Жесткие бетонные смеси применяют только на заводах сборного железобетона, так как их можно качественно уложить в конструкции только в заводских условиях. Жесткость бетонной смеси измеряется уже не осадкой конуса, а временем растекания такого конуса до создания горизонтальной поверхности при вибрировании на стандартной виброплощадке. Для определения жесткости используют стандартный вискозиметр, либо применяют упрощенный метод Б. Г. Скрамтаева, называемый иногда «заводским», который также рекомендуется стандартом.
Данный метод заключается в следующем: в обычную металлическую форму для приготовления стандартных кубов размером 20x20x20 см вставляют стандартный конус (для этого с него снимают лапки-упоры и немного уменьшают нижний диаметр); форму с конусом устанавливают на стандартную лабораторную виброплощадку со средней частотой колебаний 2900 в минуту и амплитудой 0,50 мм; конус заполняют бетонной смесью, после чего конус-форму снимают вертикально вверх; всю систему подвергают вибрации до тех пор, пока бетонная смесь не растечется, заполнив все углы формы, ее поверхность не станет горизонтальной и на ней не начнет выступать цементное молоко. Жесткость, полученная методом Б. Г. Скрамтаева, может быть переведена в стандартную по зависимости Ж_Gкр0,7=Ж_станд.
Выбор подвижности или жесткости бетонной смеси зависит от вида конструкции. Например, для дорожных покрытий при вибрационном уплотнении смеси применяют бетоны с осадкой конуса 2-4 см, для плит перекрытий или колонн – с осадкой конуса до 6-8 см, так как эти элементы более высокоармированы. Важно учитывать также и производственные возможности: в полевых условиях легче работать с подвижными смесями; на заводах работают преимущественно с жесткими смесями, так как их использование дает экономию цемента и энергии.

Определение Качества бетонной смеси

Качество бетона в полевых условиях обычно определяется прежде всего по его внешнему виду. Хорошо и правильно подобранная бетонная смесь после перемешивания не должна содержать зерен щебня (гравия), не покрытых раствором, т. е. смесью цемента, воды и песка; наличие непокрытых раствором зерен крупного заполнителя говорит о недостаточности песка в бетоне.
Пластичная бетонная смесь, в которой цемента всегда больше, чем в жесткой, должна быть такой, чтобы из нее не вытекало цементное молоко. В противном случае такая смесь признается неправильно рассчитанной и подобранной. Жесткая бетонная смесь должна напоминать влажную землю, она плохо уплотняется штыкованием.
Качество бетонной смеси может быть определено по осадке стандартного конуса по следующим признакам: при снятии формы с конуса должно быть впечатление, что конус заполнен только раствором (зерна крупного заполнителя должны быть не видны); при снятии конуса масса бетона должна садиться целиком, не разваливаясь и не выделяя цементного молока; при перевозке качественная бетонная смесь не расслаивается (остается однородной).
В построечных условиях ориентировочное качество бетонной смеси может быть определено пробой «на лопату». Ударяют лопатой плашмя по бетону и по оставленному лопатой следу судят о качестве смеси: если при ударе пустоты между крупными частицами не заполняются раствором, то его в бетоне недостаточно и при уплотнении в таком бетоне образуются раковины; если же при ударе лопатой она оставляет глубокий след, бетон содержит избыток раствора, что приводит к увеличенному количеству мелких пор в нем.

Контроль прочности бетонов

Для определения прочности бетона обычно изготавливают образцы в виде кубов с размером ребра 15 см для всех видов бетона. Одновременно изготовляют не менее трех образцов. Если условия твердения бетонов отличны от нормальных, то следует изготовить серии образцов, твердеющих как в нормальных (стандартных) условиях, так и в естественных. Испытания бетонов можно проводить на образцах других размеров, ребро куба может быть принято также 30, 20, 10 и 7,07 см. Размер кубов выбирают в зависимости от максимальной крупности щебня или гравия, но при этом марку определяют с учетом коэффициентов, приведенных в ГОСТ 10180.
При отсутствии на строительной площадке гидравлического пресса, а также при необходимости быстрого определения полученной марки бетона поступают следующим образом. Вместе с кубами, которые следует отправить в центральную лабораторию, изготовляют балки из бетона размером 120x15x15 см. Опалубку для балок изготовляют из хорошо остроганных досок толщиной 40 мм, желательно их обить кровельной сталью, а перед заполнением бетоном обязательно смазать отработанным машинным маслом. Балки должны находиться в формах не менее 3 сут. Схема испытаний таких балок представлена на рис. 1.18.

Испытывают балки в возрасте 28 сут. после хранения их во влажных опилках или в песке при комнатной температуре.
Прочность на изгиб бетона R_изг (в МПа) вычисляют по формуле:

R_изг = 0,1PL/bh²,

где L – расстояние между опорами, равное 1 м; Р – разрушающий груз + вес балки, Н; b, h – соответственно ширина и высота поперечного сечения балки (0,15 м).
Балок для испытания должно быть не менее трех. Прочностью считается среднее значение двух наибольших результатов. Прочность бетона на сжатие, на основании которой устанавливают марку бетона, связана с прочностью на изгиб следующими соотношениями: для бетона марок до М200 прочность на изгиб в шесть раз меньше, чем прочность на сжатие; для бетонов марок М300 и выше это соотношение составляет от 7 до 8. Результаты испытаний бетонных образцов не дают точного представления о прочности бетона в сооружениях из-за влияния условий производства работ, условий твердения и других причин.
В последнее время разработаны методы, позволяющие оценивать прочность бетона в сооружениях.
К простейшим относят метод, основанный на использовании зубила и слесарного молотка. Марка бетона может быть ориентировочно определена по величине и характеру следа, оставленного на поверхности бетона от удара молотком, или по зубилу, установленному перпендикулярно к поверхности бетона. Удар должен быть средней силы и приходиться по растворной части бетона. Количество ударов – не менее 10. При попадании молотка на щебенку результат не принимается во внимание. Этот метод может применяться не только для определения примерной марки бетона, но и для выявления слабых мест в конструкции. Приблизительное определение марки по этому методу осуществляют в соответствии с данными табл. 1.134.

Более точно определить прочность бетона в полевых условиях можно с помощью молотка Шмидта, склерометра ОМШ-1 и другими приборами неразрушающего контроля.

Бетонные и железобетонные изделия и конструкции

В ряде случаев может возникнуть необходимость упрощенно оценить качество готовых сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций, особенно тех, которые изготовлялись на временных полигонах. При наличии соответствующей базы и времени следует всегда руководствоваться требованиями ГОСТ 13015.0. Однако при ускоренной оценке рекомендуется (с учетом ГОСТа и ТУ на контролируемые изделия) в первую очередь произвести визуальный контроль; затем оценить отклонения в размерах, в прямолинейности и плоскостности поверхностей, в перпендикулярности углов; важно убедиться также в правильности положения закладных деталей и наличии соответствующей маркировки на изделиях и конструкциях.
Для проверки размеров необходимо пользоваться только стандартным измерительным инструментом – металлическими линейками, рулетками, штангенциркулями и угольниками. Плоскостные отклонения проверяют натягиванием мягкой стальной проволоки диаметром 0,5-0,8 мм. Допустимые отклонения в размерах (в зависимости от собственных размеров конструкции) должны составлять:
а)     для плит, балок, ригелей, колонн и ферм: по длине – от ±5 до ±13 мм; по ширине – от ±5 до ±8 мм; по высоте – от ±3 до ±8 мм (для плит до ±5 мм);
б)     для фундаментных блоков до ±20 мм и для свай до ±25 мм;
в)     отклонения в размерах отверстий должны быть не более ±5 мм, а в размерах ребер, полок и т.п. – от ±3 до ±5 мм, в зависимости от их высоты или толщины;
г)     отклонения от перпендикулярности определяют в зависимости от длины изделий и могут допускаться от 3 мм при длине конструкции до 3 м и до 32 мм при ее длине 40 м.
Примерно такие же соотношения соблюдают и по отклонениям от плоскостности (для плит и панелей стен). Закладные детали не должны выступать из плоскости изделий или быть втопленными в нее более чем на 3 мм, а смещение их в плоскости не должно превышать 5 мм при размерах детали до 100 мм и 10 мм при размерах ее более 100 мм. При определении соответствия установки стальной арматуры в теле конструкции требованиям технических условий и норм проектирования пользуются положениями ГОСТ 17625.
При определении толщины защитного слоя и ее соответствия требованиям норм проектирования вырубают борозды шириной 15-20 мм, длиной до 200 мм с последующей их заделкой качественным раствором. Такой проверке подвергают 10% партии изделий, для малых партий (менее 50 шт.) допускается проверка 2 % партии изделий. При определении диаметров и расположения арматуры сначала производят внешний осмотр изделия – нужную информацию можно получить по выступающей или обнаженной арматуре на торцах изделий. Если этого недостаточно, то обнажают арматуру вырубанием борозд. Номинальная толщина защитного слоя должна быть 10±3 или 15±3 мм (или ±5 мм) при размерах поперечного сечения изделия до 400 мм. Она может составлять 20±5 мм при больших размерах сечения.
Определить защитный слой бетона и расположение арматуры можно неразрушающим методом с помощью измерителей «Поиск 2.3», ИЗС-10Н, ИПА-МГА и другими малогабаритными легкими приборами.
Сквозные трещины на поверхности изделий вообще не допускаются. Трещины допускают, если их ширина не превышает 0,2 мм (трещины усадки или обжатия при предварительном напряжении конструкции).

По материалам справочника " Универсальный справочник прораба" НТЦ «Стройинформ»

Назад в раздел